CN106784283A - 一种透明热电模块的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明热电模块的制备方法，属于功能材料及器件领域。本发明所述方法首先采用脉冲激光沉积在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的其中一个表面淀积P‑CuCr1‑xMgxO2薄膜，淀积过程用镍掩膜板Ⅰ遮挡衬底表面；然后将双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底翻转180°，镍掩膜板Ⅰ位置不变，用脉冲激光沉积在单晶衬底的另一表面淀积N‑Zn1‑yAlyO薄膜；最后采用离子溅射在单晶衬底的边缘两侧制备金电极，淀积过程用镍掩膜板Ⅱ遮挡衬底的边缘两侧。本发明制备得到的透明热电模块为P‑CuCr1‑xMgxO2、N‑Zn1‑ yAlyO薄膜间呈X形交叉分布，且金电极将P、N型薄膜依次连接成两个串联通路。本发明相比现有薄膜热电模块单位面积上的输出功率增大，衬底和电极材料用量减少，模块在可见光波段透过率高，肉眼观察为透明。
Description
技术领域
本发明公开了一种透明热电模块的制备方法，属于功能材料及器件领域。
背景技术
随着社会和工业化的高速发展，能源危机和环境污染问题日趋严重，可再生能源和清洁能源的开发日益迫切。热电模块可以实现温差和直流电的直接转换，且有无机械部件、无噪声、无污染等优点，在工业废热利用、汽车尾气废热发电和可穿戴设备等领域有广阔应用前景。
目前市场上的热电模块多由传统合金块材组成π型热电臂阵列，通过金属电极将热电臂电串联、热并联成温差热电模块。此类热电模块由于受材料种类、材料维度和模块构型的限制，存在工作温度低、模块体积大、输出功率密度低、原料毒性大、成本高等普遍缺陷。
氧化物薄膜热电模块作为近年新兴的研究领域，与传统合金块材模块相比，由于在材料稳定性和尺寸维度等方面的优势，具有使用温度高、物理化学稳定性好、模块体积小等显著优点，使其更适合在可穿戴设备中应用。而如果能实现热电模块整体的全透明性，则更能增强可穿戴设备的美感和现代感，提升模块的实际应用价值和前景。
目前尚无透明热电模块或其制备工艺的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种透明热电模块的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）P型透明热电臂淀积：采用脉冲激光沉积技术，以P-CuCr1-xMgxO2陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的其中一个表面淀积P-CuCr1-xMgxO2薄膜，淀积过程中用镍掩膜板Ⅰ遮挡衬底表面，以获得P型透明热电臂阵列；
（2）N型透明热电臂淀积：将步骤（1）中的双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底翻转180°，镍掩膜板Ⅰ位置不变，采用脉冲激光沉积技术，以N-Zn1-yAlyO陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的另一表面淀积N-Zn1-yAlyO薄膜，得到N型透明热电臂阵列；其中，每个条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜和其背面对应的条状N-Zn1-yAlyO薄膜之间呈X形交叉分布；所述镍掩膜板Ⅰ的镂空掩膜图案为若干倾斜条状，条状之间相互平行、等距排列；
通过镍掩膜板Ⅰ的镂空掩膜图案和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的相对位置，控制P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底上的淀积位置和形状，使最终得到的P型透明热电臂阵列和N型透明热电臂阵列均为若干相互平行、等距排列的倾斜条状，且每个条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜和其背面对应的条状N-Zn1-yAlyO薄膜之间呈X形交叉分布；
（3）金电极制备：采用离子溅射技术在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的边缘两侧上淀积金电极，淀积过程中用镍掩膜板Ⅱ遮挡双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的边缘两侧；淀积完成后进行退火；最终使每个金电极覆盖在P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜的连接处，使P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜依次连接，形成两个独立的串联通路。
通过镍掩膜板Ⅱ的镂空掩膜图案和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的相对位置，使每个金电极覆盖在P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜的连接处，使P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜依次连接，形成两个独立的串联通路。
优选的，本发明所述 P-CuCr1-xMgxO2陶瓷的制备方法为：将Cu2O、Cr2O3、MgO粉末按元素摩尔比Cu:Cr:Mg =1:(1-x):x混合、研磨1~3h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1000~1200℃高温烧结10~20h得到P-CuCr1-xMgxO2陶瓷。
优选的，本发明所述P-CuCr1-xMgxO2中x的值为0.01≤x≤0.08。
优选的，本发明所述N-Zn1-yAlyO陶瓷的制备方法为：将ZnO与Al2O3粉末按元素摩尔比Zn:Al=(1-y):y混合、研磨1~3h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1200~1600℃高温烧结10~20h得到N-Zn1-yAlyO陶瓷。
优选的，本发明所述N-Zn1-yAlyO中y的范围为0.005≤y≤0.02。
优选的，本发明所述步骤（1）中脉冲激光沉积技术的工艺条件为KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量250~350mJ，激光频率3~5Hz，背底真空1×10-3~1×10- 4Pa，生长温度700~760℃，生长流动氧压0.5~1.5Pa。
优选的，本发明所述步骤（2）中脉冲激光沉积技术的工艺条件为KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量250~350mJ，激光频率5~15Hz，背底真空1×10-3~1×10- 4Pa，生长温度250~350℃，生长流动氧压1~10Pa。
优选的，本发明所述步骤（3）中金电极的厚度为20~30nm，离子溅射技术的条件为溅射温度为室温，真空度10~20Pa，溅射电流1~2mA；退火的条件为在10-2~10-3Pa、150~200℃的条件下退火0.5~1h。
优选的，本发明所述P-CuCr1-xMgxO2薄膜的厚度为100~300nm；N-Zn1-yAlyO薄膜的厚度为100~300nm。
优选的，本发明所述镍掩膜板Ⅰ的面积大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的面积，以完全覆盖双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的淀积表面。
优选的，本发明步骤（3）中所述镍掩膜板Ⅱ的镂空掩膜图案为若干水平、等距排列的矩形，矩形个数比条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜或条状N-Zn1-yAlyO薄膜的个数多一个，矩形间距等于相邻两条P-CuCr1-xMgxO2薄膜或相邻两条N-Zn1-yAlyO薄膜间沿衬底长边方向的间距，矩形宽度等于单个条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜或单个条状N-Zn1-yAlyO薄膜沿衬底长边方向的宽度，矩形长度大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的厚度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在不增加现有氧化物薄膜热电模块的制备环节的情况下，提高了P-N热电臂在单晶衬底上的集成度，增大了单位面积上模块的输出功率；在相同工作条件下，达到相同的输出功率或输出电压所需占用的空间减小，减少了衬底和电极材料的用量，降低了模块的制造成本；热电模块在可见光波段透过率高，肉眼观察为透明。
除了上述的目的、特征和有益效果外，本发明具有的其他目的、特征和有益效果将结合附图作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明制备方法中步骤（1）的示意图。
图2为本发明制备方法中步骤（2）的示意图。
图3为本发明制备方法中步骤（3）的示意图。
图4为本发明镍掩膜板Ⅰ的俯视图。
图5为本发明镍掩膜板Ⅱ的俯视图。
图6为按照本发明的制备方法获得的薄膜热电模块的俯视图。
图7为按照本发明的制备方法获得的薄膜热电模块的侧视图。
图中：1-双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底；2-P-CuCr1-xMgxO2薄膜；3-N-Zn1-yAlyO薄膜；4-镍掩膜板Ⅰ；41-镂空掩膜图案Ⅰ；5-金电极；6-镍掩膜板Ⅱ；61-镂空掩膜图案Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种透明热电模块的制备方法，参见附图1-7，包括以下步骤：
（1）P型透明热电臂淀积：采用脉冲激光沉积技术，以KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量250mJ，激光频率3Hz，背底真空1×10-3Pa，生长温度700℃，生长流动氧压0.5Pa为工艺条件，以P-CuCr0.99Mg0.01O2陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的其中一个表面淀积P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2，淀积过程中用镍掩膜板Ⅰ4遮挡衬底表面，以获得P型透明热电臂阵列，其厚度为100nm；
（2）N型透明热电臂淀积：将步骤（1）中的双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1翻转180°，镍掩膜板Ⅰ4位置不变，采用脉冲激光沉积技术，以KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量250mJ，激光频率5Hz，背底真空1×10-3Pa，生长温度250℃，生长流动氧压1Pa为工艺条件，以N-Zn0.995Al0.005O陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的另一表面淀积N-Zn0.995Al0.005O薄膜3，得到N型透明热电臂阵列，其厚度为100nm；
本实施例所述镍掩膜板Ⅰ4的面积略大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的面积，以完全覆盖双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的淀积表面，镍掩膜板Ⅰ4的镂空掩膜图案Ⅰ41为5个倾斜条状，条状之间相互平行、等距排列；
通过镍掩膜板Ⅰ4的镂空掩膜图案Ⅰ41和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的相对位置，控制P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2和N-Zn0.995Al0.005O薄膜3在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1上的淀积位置和形状，使最终得到的P型透明热电臂阵列和N型透明热电臂阵列均为5个相互平行、等距排列的倾斜条状，且每个条状P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2和其背面对应的条状N-Zn0.995Al0.005O薄膜3之间呈X形交叉分布；
（3）金电极制备：采用离子溅射技术，在室温、真空度为10Pa、溅射电流为1mA下，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的边缘两侧制备厚度为20nm的金电极5，淀积过程中用镍掩膜板Ⅱ6遮挡双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的边缘两侧，再在10-2Pa、150℃下退火0.5h；
本实施例所述镍掩膜板Ⅱ6的镂空掩膜图案Ⅱ61为6个水平、等距排列的矩形，矩形间距等于相邻两条P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2或N-Zn0.995Al0.005O薄膜3间沿衬底长边方向的间距，矩形宽度等于单个条状P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2或N-Zn0.995Al0.005O薄膜3沿衬底长边方向的宽度，矩形长度略大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的厚度；
通过镍掩膜板Ⅱ6的镂空掩膜图案Ⅱ61和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的相对位置，使每个金电极6覆盖在P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2和N-Zn0.995Al0.005O薄膜3的连接处，并最终使每对P-CuCr0.99Mg0.01O2薄膜2和N-Zn0.995Al0.005O薄膜3依次连接，形成两个独立的串联通路。
本实施例所述P-CuCr0.99Mg0.01O2陶瓷的制备方法为：将Cu2O、Cr2O3、MgO粉末按元素摩尔比Cu:Cr:Mg =1:0.99:0.01混合、研磨1h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1000℃高温烧结10h得到P-CuCr0.99Mg0.01O2陶瓷。
本实施例所述N-Zn0.995Al0.005O陶瓷的制备方法为：将ZnO与Al2O3粉末按元素摩尔比Zn:Al=0.995:0.005混合、研磨1h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1200℃高温烧结10h得到N-Zn0.995Al0.005O陶瓷。
实施例2
一种透明热电模块的制备方法，参见附图1-7，包括以下步骤：
（1）P型透明热电臂淀积：采用脉冲激光沉积技术，以KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量300mJ，激光频率4Hz，背底真空1×10-4Pa，生长温度730℃，生长流动氧压1Pa为工艺条件，以P-CuCr0.95Mg0.05O2陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的其中一个表面淀积P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2，淀积过程中用镍掩膜板Ⅰ4遮挡衬底表面，以获得P型透明热电臂阵列，其厚度为200nm；
（2）N型透明热电臂淀积：将步骤（1）中的双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1翻转180°，镍掩膜板Ⅰ4位置不变，采用脉冲激光沉积技术，以KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量300mJ，激光频率10Hz，背底真空5×10-4Pa，生长温度300℃，生长流动氧压5Pa为工艺条件，以N-Zn0.99Al0.01O陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的另一表面淀积N-Zn0.99Al0.01O薄膜3，得到N型透明热电臂阵列，其厚度为200nm；
本实施例所述镍掩膜板Ⅰ4的面积略大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的面积，以完全覆盖双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的淀积表面，镍掩膜板Ⅰ4的镂空掩膜图案Ⅰ41为10个倾斜条状，条状之间相互平行、等距排列；
通过镍掩膜板Ⅰ4的镂空掩膜图案Ⅰ41和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的相对位置，控制P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2和N-Zn0.99Al0.01O薄膜3在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底上1的淀积位置和形状，使最终得到的P型透明热电臂阵列和N型透明热电臂阵列均为10个相互平行、等距排列的倾斜条状，且每个条状P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2和其背面对应的条状N-Zn0.99Al0.01O薄膜3之间呈X形交叉分布；
（3）金电极制备：采用离子溅射技术，在室温、真空度为15Pa、溅射电流为1.5mA下，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的边缘两侧制备厚度为25nm的金电极5，淀积过程中用镍掩膜板Ⅱ6遮挡双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的边缘两侧，再在5×10-3Pa、175℃下退火0.75h；
本实施例所述镍掩膜板Ⅱ6的镂空掩膜图案Ⅱ61为11个水平、等距排列的矩形，矩形间距等于相邻两条P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2或N-Zn0.99Al0.01O薄膜3间沿衬底长边方向的间距，矩形宽度等于单个条状P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2或N-Zn0.99Al0.01O薄膜3沿衬底长边方向的宽度，矩形长度略大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的厚度；
通过镍掩膜板Ⅱ6的镂空掩膜图案Ⅱ61和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的相对位置，使每个金电极6覆盖在P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2和N-Zn0.99Al0.01O薄膜3的连接处，并最终使每对P-CuCr0.95Mg0.05O2薄膜2和N-Zn0.99Al0.01O薄膜3依次连接，形成两个独立的串联通路。
本实施例所述P-CuCr0.95Mg0.05O2陶瓷的制备方法为：将Cu2O、Cr2O3、MgO粉末按元素摩尔比Cu:Cr:Mg =1:0.95:0.05混合、研磨2h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1100℃高温烧结15h得到P-CuCr0.95Mg0.05O2陶瓷。
本实施例所述 N-Zn0.99Al0.01O陶瓷的制备方法为：将ZnO与Al2O3粉末按元素摩尔比Zn:Al=0.99:0.01混合、研磨2h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1400℃高温烧结15h得到N-Zn0.99Al0.01O陶瓷。
实施例3
一种透明热电模块的制备方法，参见附图1-7，包括以下步骤：
（1）P型透明热电臂淀积：采用脉冲激光沉积技术，以KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量350mJ，激光频率5Hz，背底真空1×10-4Pa，生长温度760℃，生长流动氧压1.5Pa为工艺条件，以P-CuCr0.92Mg0.08O2陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的表面淀积P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2，淀积过程中用镍掩膜板Ⅰ4遮挡衬底表面，以获得P型透明热电臂阵列，其厚度为300nm；
（2）N型透明热电臂淀积：将步骤（1）中的双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1翻转180°，镍掩膜板Ⅰ4位置不变，采用脉冲激光沉积技术，以KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量350mJ，激光频率15Hz，背底真空1×10-4Pa，生长温度350℃，生长流动氧压10Pa为工艺条件，以N-Zn0.98Al0.02O陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的另一表面淀积N-Zn0.98Al0.02O薄膜3，得到N型透明热电臂阵列，其厚度为300nm；
本实施例所述镍掩膜板Ⅰ4的面积略大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的面积，以完全覆盖双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的淀积表面，镍掩膜板Ⅰ4的镂空掩膜图案Ⅰ41为20个倾斜条状，条状之间相互平行、等距排列；
通过镍掩膜板Ⅰ4的镂空掩膜图案Ⅰ41和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的相对位置，控制P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2和N-Zn0.98Al0.02O薄膜3在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底上1的淀积位置和形状，使最终得到的P型透明热电臂阵列和N型透明热电臂阵列均为20个相互平行、等距排列的倾斜条状，且每个条状P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2和其背面对应的条状N-Zn0.98Al0.02O薄膜3之间呈X形交叉分布；
（3）金电极制备：采用离子溅射技术，在室温、真空度为20Pa、溅射电流为2mA下，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的边缘两侧制备厚度为30nm的金电极5，淀积过程中用镍掩膜板Ⅱ6遮挡双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的边缘两侧，再在10-3Pa、200℃下退火1h；
本实施例所述镍掩膜板Ⅱ6的镂空掩膜图案Ⅱ61为21个水平、等距排列的矩形，矩形间距等于相邻两条P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2或N-Zn0.98Al0.02O薄膜3间沿衬底长边方向的间距，矩形宽度等于单个条状P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2或N-Zn0.98Al0.02O薄膜3沿衬底长边方向的宽度，矩形长度略大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的厚度；
通过镍掩膜板Ⅱ6的镂空掩膜图案Ⅱ61和与双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底1的相对位置，使每个金电极6覆盖在P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2和N-Zn0.98Al0.02O薄膜3的连接处，并最终使每对P-CuCr0.92Mg0.08O2薄膜2和N-Zn0.98Al0.02O薄膜3依次连接，形成两个独立的串联通路。
本实施例所述P-CuCr0.92Mg0.08O2陶瓷的制备方法为：将Cu2O、Cr2O3、MgO粉末按元素摩尔比Cu:Cr:Mg =1:0.92:0.08混合、研磨3h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1200℃高温烧结20h得到P-CuCr0.92Mg0.08O2陶瓷。
本实施例所述N-Zn0.98Al0.02O陶瓷的制备方法为：将ZnO与Al2O3粉末按元素摩尔比Zn:Al=0.98:0.02混合、研磨3h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1600℃高温烧结20h得到N-Zn0.98Al0.02O陶瓷。
Claims (11)
1.一种透明热电模块的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）P型透明热电臂淀积：采用脉冲激光沉积技术，以P-CuCr1-xMgxO2陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的其中一个表面淀积P-CuCr1-xMgxO2薄膜，淀积过程中用镍掩膜板Ⅰ遮挡衬底表面，以获得P型透明热电臂阵列；
（2）N型透明热电臂淀积：将步骤（1）中的双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底翻转180°，镍掩膜板Ⅰ位置不变，采用脉冲激光沉积技术，以N-Zn1-yAlyO陶瓷为靶材，在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的另一表面淀积N-Zn1-yAlyO薄膜，得到N型透明热电臂阵列；其中，每个条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜和其背面对应的条状N-Zn1-yAlyO薄膜之间呈X形交叉分布；所述镍掩膜板Ⅰ的镂空掩膜图案为若干倾斜条状，条状之间相互平行、等距排列；
（3）金电极制备：采用离子溅射技术在双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的边缘两侧上淀积金电极，淀积过程中用镍掩膜板Ⅱ遮挡双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的边缘两侧；淀积完成后进行退火；最终使每个金电极覆盖在P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜的连接处，使P-CuCr1-xMgxO2薄膜和N-Zn1-yAlyO薄膜依次连接，形成两个独立的串联通路。
2.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于： P-CuCr1-xMgxO2陶瓷的制备方法为：将Cu2O、Cr2O3、MgO粉末按元素摩尔比Cu:Cr:Mg =1:(1-x):x混合、研磨1~3h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1000~1200℃高温烧结10~20h得到P-CuCr1- xMgxO2陶瓷。
3.根据权利要求2所述透明热电模块的制备方法，其特征在于： P-CuCr1-xMgxO2中x的值为0.01≤x≤0.08。
4.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：N-Zn1-yAlyO陶瓷的制备方法为：将ZnO与Al2O3粉末按元素摩尔比Zn:Al=(1-y):y混合、研磨1~3h，再放入不锈钢模具中压片成型，之后在空气气氛、1200~1600℃高温烧结10~20h得到N-Zn1-yAlyO陶瓷。
5.根据权利要求4所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：N-Zn1-yAlyO中y的范围为0.005≤y≤0.02。
6.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：步骤（1）中脉冲激光沉积技术的工艺条件为KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量250~350mJ，激光频率3~5Hz，背底真空1×10-3~1×10-4Pa，生长温度700~760℃，生长流动氧压0.5~1.5Pa。
7.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：步骤（2）中脉冲激光沉积技术的工艺条件为KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量250~350mJ，激光频率5~15Hz，背底真空1×10-3~1×10-4Pa，生长温度250~350℃，生长流动氧压1~10Pa。
8.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：步骤（3）中金电极的厚度为20~30nm，离子溅射技术的条件为溅射温度为室温，真空度10~20Pa，溅射电流1~2mA；退火的条件为在10-2~10-3Pa、150~200℃的条件下退火0.5~1h。
9.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：所述P-CuCr1-xMgxO2薄膜的厚度为100~300nm；N-Zn1-yAlyO薄膜的厚度为100~300nm。
10.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：所述镍掩膜板Ⅰ的面积大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的面积，以完全覆盖双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的淀积表面。
11.根据权利要求1所述透明热电模块的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述镍掩膜板Ⅱ的镂空掩膜图案为若干水平、等距排列的矩形，矩形个数比条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜或条状N-Zn1-yAlyO薄膜的个数多一个，矩形间距等于相邻两条P-CuCr1-xMgxO2薄膜或相邻两条N-Zn1-yAlyO薄膜间沿衬底长边方向的间距，矩形宽度等于单个条状P-CuCr1-xMgxO2薄膜或单个条状N-Zn1-yAlyO薄膜沿衬底长边方向的宽度，矩形长度大于双面抛光Al2O3(0001)单晶衬底的厚度。
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